本專利涉及太陽能電池多晶硅鑄錠領(lǐng)域，特別是一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)下生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的硅錠，多為一次形核、一次長晶，因此多存在硅錠底部位錯低、效率高，上部位錯逐漸升高，效率變低的缺點，導致硅錠和生產(chǎn)的硅片集中度分散，進而導致光電轉(zhuǎn)換效率低，質(zhì)量偏低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明公開了一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:

一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其特征在于，包括以下具體步驟：

A、準備脫模層：準備氮化硅粉料，攪拌均勻，預(yù)熱鑄錠坩堝，并將攪拌均勻的氮化硅粉料噴涂于鑄錠坩堝的內(nèi)壁上，隨后再次加熱鑄錠坩堝，將鑄錠坩堝內(nèi)壁上的氮化硅粉料燒結(jié)，形成脫模層；

B、裝料：將硅原料裝填于鑄錠坩堝內(nèi)；

C、多晶硅錠爐吸塵：在鑄錠過程中，多晶硅錠爐的爐膛內(nèi)會吸附大量氧化物，使用吸塵器吸除爐膛內(nèi)大部分氧化物；

D、投料：使用行車等輸送設(shè)備將步驟B中裝料好的鑄錠坩堝放入多晶硅錠爐內(nèi)；

E、加熱、熔煉：啟動多晶硅錠爐，對鑄錠坩堝進行加熱，將鑄錠坩堝內(nèi)硅原料融化，形成硅溶液，爐內(nèi)主控溫度控制在溫度n1，所述n1為1530℃~1560℃；

F、長晶準備：等硅原料完全融化完畢，保溫10~30分鐘；

G、長晶：以預(yù)算的長晶高度為H，實際長晶為h1，長晶階段分為三階：

1、第一長晶階段：0＜h1＜0.4*H，啟動多晶硅錠爐內(nèi)部的DS冷卻快，對鑄錠坩堝進行冷卻，進行長晶，硅溶液溫度控制在溫度n2；

2、第二長晶階段：h1=0.4*H~0.5*H，通過設(shè)置于多晶硅錠爐上的真空補料系統(tǒng)，向鑄錠坩堝內(nèi)補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行一次形核優(yōu)化，隨后硅溶液溫度提升，繼續(xù)長晶，此時硅溶液溫度控制在溫度n3；

3、第三長晶階段：h1=0.65*H~0.7*H，通過設(shè)置于多晶硅錠爐上的真空補料系統(tǒng)，向鑄錠坩堝內(nèi)補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行二次形核優(yōu)化，隨后繼續(xù)長晶，直至長晶完成，硅溶液溫度控制在溫度n4；

H、出爐：關(guān)閉多晶硅錠爐，等多晶硅錠爐內(nèi)部溫度降低，隨后泄壓，最后用行車等輸送設(shè)備將鑄錠坩堝取出，鑄錠出爐。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述n2為1415℃~1420℃，所述n3為1410℃~1415℃，所述n4為1405℃~1412℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述真空補料系統(tǒng)包括抽真空設(shè)備、加料腔、石英導流管和控制閥，所述抽真空設(shè)備、石英導流管均與加料腔聯(lián)通，抽真空設(shè)備連接于加料腔上端，石英導流管連接于加料腔下端，控制閥設(shè)置于石英導流管上，控制石英導流管輸送輔助冷卻劑，石英導流管的下端插入多晶硅錠爐內(nèi)，位于鑄錠坩堝的上方。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述輔助冷卻劑為REC生產(chǎn)的4021系列顆粒硅料或尺寸10MM以下的小塊原生純多晶硅。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，步驟A中的燒結(jié)溫度為800℃~1100℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述在第二長晶階段和第三長晶階段中，每次添加的輔助冷卻劑的量相同，每次添加輔助冷卻劑與形核原料的重量比為0.11~0.12%。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，包括準備脫模層、裝料、多晶硅錠爐吸塵、投料、長晶準備、長晶和出爐等七個步驟，改進現(xiàn)有多晶鑄錠爐，設(shè)置真空補料系統(tǒng)，通過投放輔助冷卻劑，實現(xiàn)快速降溫，同時由于輔助冷卻劑又能迅速融化，形核完成后又能快速回到長晶階段，以實現(xiàn)形核和長晶的快速切換，同時，本發(fā)明的真空補料系統(tǒng)與爐內(nèi)熱場不發(fā)生干涉。

綜上所述，本發(fā)明利用現(xiàn)有的多晶鑄錠爐，實現(xiàn)多次形核，使生產(chǎn)的硅錠光電轉(zhuǎn)換效率達到19.5%以上，硅片效率分布集中度提高40%，從而實現(xiàn)提高整體轉(zhuǎn)換效率和提高效率集中度的目的。

附圖說明

圖1真空補料系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

實施例一

一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其特征在于，包括以下具體步驟：

A、準備脫模層：準備氮化硅粉料，攪拌均勻，預(yù)熱鑄錠坩堝，并將攪拌均勻的氮化硅粉料噴涂于鑄錠坩堝的內(nèi)壁上，隨后再次加熱鑄錠坩堝，將鑄錠坩堝內(nèi)壁上的氮化硅粉料燒結(jié)，形成脫模層；

B、裝料：將硅原料裝填于鑄錠坩堝內(nèi)；

C、多晶硅錠爐吸塵：在鑄錠過程中，多晶硅錠爐的爐膛內(nèi)會吸附大量氧化物，使用吸塵器吸除爐膛內(nèi)大部分氧化物；

D、投料：使用行車等輸送設(shè)備將步驟B中裝料好的鑄錠坩堝放入多晶硅錠爐內(nèi)；

E、加熱、熔煉：啟動多晶硅錠爐，對鑄錠坩堝進行加熱，將鑄錠坩堝內(nèi)形核原料融化，形成硅溶液，爐內(nèi)的主控溫度控制在溫度n1，所述n1為1550℃；

F、長晶準備：等硅原料完全融化完畢，保溫25分鐘；

G、長晶：以預(yù)算的長晶高度為H，實際長晶為h1，長晶階段分為三階：

1、第一長晶階段：0＜h1＜0.4*H，啟動多晶硅錠爐內(nèi)部的DS冷卻快，對鑄錠坩堝進行冷卻，進行長晶，硅溶液溫度控制在溫度n2；

2、第二長晶階段：h1=0.45*H，通過設(shè)置于多晶硅錠爐上的真空補料系統(tǒng)，向鑄錠坩堝內(nèi)補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行一次形核優(yōu)化，隨后硅溶液溫度提升，繼續(xù)長晶，此時硅溶液溫度控制在溫度n3；

3、第三長晶階段：h1=0.67*H，通過設(shè)置于多晶硅錠爐上的真空補料系統(tǒng)，向鑄錠坩堝內(nèi)補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行二次形核優(yōu)化，隨后繼續(xù)長晶，直至長晶完成，硅溶液溫度控制在溫度n4；

H、出爐：關(guān)閉多晶硅錠爐，等多晶硅錠爐內(nèi)部溫度降低，隨后泄壓，最后用行車等輸送設(shè)備將鑄錠坩堝取出，鑄錠出爐。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述所述n2為1415℃，所述n3為1410℃，所述n4為1405℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述輔助冷卻劑為REC生產(chǎn)的4021系列顆粒硅料或尺寸10MM以下的小塊原生純多晶硅。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，步驟A中的燒結(jié)溫度為1000℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述在第二長晶階段和第三長晶階段中，每次添加的輔助冷卻劑的量相同，每次添加輔助冷卻劑與形核原料的重量比為0.117%。

實施例二

一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其特征在于，包括以下具體步驟：

A、準備脫模層：準備氮化硅粉料，攪拌均勻，預(yù)熱鑄錠坩堝，并將攪拌均勻的氮化硅粉料噴涂于鑄錠坩堝的內(nèi)壁上，隨后再次加熱鑄錠坩堝，將鑄錠坩堝內(nèi)壁上的氮化硅粉料燒結(jié)，形成脫模層；

B、裝料：將硅原料裝填于鑄錠坩堝內(nèi)；

C、多晶硅錠爐吸塵：在鑄錠過程中，多晶硅錠爐的爐膛內(nèi)會吸附大量氧化物，使用吸塵器吸除爐膛內(nèi)大部分氧化物；

D、投料：使用行車等輸送設(shè)備將步驟B中裝料好的鑄錠坩堝放入多晶硅錠爐內(nèi)；

E、加熱、熔煉：啟動多晶硅錠爐，對鑄錠坩堝進行加熱，將鑄錠坩堝內(nèi)形核原料融化，形成硅溶液，爐內(nèi)主控溫度控制在溫度n1，所述n1為1545℃；

F、長晶準備：等硅原料完全融化完畢，保溫25分鐘；

G、長晶：以預(yù)算的長晶高度為H，實際長晶為h1，長晶階段分為三階：

1.第一長晶階段：0＜h1＜0.4*H，啟動多晶硅錠爐內(nèi)部的DS冷卻快，對鑄錠坩堝進行冷卻，進行長晶，硅溶液溫度控制在溫度n2；

2.第二長晶階段：h1=0.47*H，通過設(shè)置于多晶硅錠爐上的真空補料系統(tǒng)，向鑄錠坩堝內(nèi)補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行一次形核優(yōu)化，隨后硅溶液溫度提升，繼續(xù)長晶，此時硅溶液溫度控制在溫度n3；

3.第三長晶階段：h1=0.69*H，通過設(shè)置于多晶硅錠爐上的真空補料系統(tǒng)，向鑄錠坩堝內(nèi)補送輔助冷卻劑，對硅溶液進行快速降溫，進行二次形核優(yōu)化，隨后繼續(xù)長晶，直至長晶完成，硅溶液溫度控制在溫度n4；

H、出爐：關(guān)閉多晶硅錠爐，等多晶硅錠爐內(nèi)部溫度降低，隨后泄壓，最后用行車等輸送設(shè)備將鑄錠坩堝取出，鑄錠出爐。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述n2為1420℃，所述n3為1415℃，所述n4為1412℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述輔助冷卻劑為REC生產(chǎn)的4021系列顆粒硅料或尺寸10MM以下的小塊原生純多晶硅。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，步驟A中的燒結(jié)溫度為1050℃。

上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述在第二長晶階段和第三長晶階段中，每次添加的輔助冷卻劑的量相同，每次添加輔助冷卻劑與形核原料的重量比為0.118%。

實施例三

如圖1所示，上述的一種多次形核鑄造高效多晶硅錠及硅片技術(shù)，其中，所述真空補料系統(tǒng)包括抽真空設(shè)備1、加料腔2、石英導流管3和控制閥4，所述抽真空設(shè)備1、石英導流管3均與加料腔2聯(lián)通，抽真空設(shè)備1連接于加料腔2上端，石英導流管3連接于加料腔2下端，控制閥4設(shè)置于石英導流管3上，控制石英導流管3輸送輔助冷卻劑，石英導流管3的下端插入多晶硅錠爐5內(nèi)，位于鑄錠坩堝6的上方。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準。